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KR100816473B1 - 편광 분리 소자 및 백라이트 유닛 - Google Patents

편광 분리 소자 및 백라이트 유닛 Download PDF

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KR100816473B1
KR100816473B1 KR1020060011722A KR20060011722A KR100816473B1 KR 100816473 B1 KR100816473 B1 KR 100816473B1 KR 1020060011722 A KR1020060011722 A KR 1020060011722A KR 20060011722 A KR20060011722 A KR 20060011722A KR 100816473 B1 KR100816473 B1 KR 100816473B1
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polarization
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film
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요시히데 나가타
아츠시 사토우
김지우
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제일모직주식회사
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Abstract

본 발명은 투과광을 관찰했을 때, 무아레를 인식하지 않은 편광 분리소자 및 백라이트 유닛을 제공하기 위한 것이다.
한 쪽면에 산부와 골짜기부를 교대 또한 상호로 평행하게 형성한 굴곡면(12A, 13A)을 갖고, 다른 쪽 면에 평면을 갖는 것과 동시에, P편광을 S편광보다도 많이 투과시키는 제 1 및 제 2 광학판 부재(12, 13)를 구비하고, 제 1 및 제 2 광학판 부재(12, 13)의 각각의 굴곡면(12A, 13A)이, 상기 산부의 능선이 서로 대략 평행하게 되도록 공기층(11)을 개재해서 대향 배치되고, 제 1 및 제 2 광학판 부재(12, 13) 중 한쪽의 상기 산부의 피치를 다른 쪽의 상기 산부의 피치와 다르게 하는 것에 의해, 무아레를 식별 불가능하게 하였다.
편광분리소자, 백라이트 유닛, 광학판 부재

Description

편광 분리 소자 및 백라이트 유닛{Polarization splitter and backlight unit using the same}
도 1은, 본 발명의 제 1 실시예에 있어서 액정표시장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는, 도 1의 편광 분리 소자를 나타내는 단면도이다.
도 3은, 각 광학판 부재의 피치의 비와 무아레 피치와의 관계를 나타내는 그래프에서, 2차 무아레까지를 고려한 것이다.
도 4는, 각 광학판 부재의 피치의 비와 무아레 피치와의 관계를 나타내는 그래프에서, 3차 무아레까지를 고려한 것이다.
도 5는, 본 발명의 제 2 실시예에 있어서 편광 분리 소자를 나타내는 단면도이다.
<부호의 간단한 설명>
2 백라이트 유닛
5 광원
7, 31 편광 분리 소자
11 공기층
12, 32 제 1 광학판 부재
13, 33 제 2 광학판 부재
12A, 13A, 32A, 33A 굴곡면
34, 35 편광도 증폭막
본 발명은, 예를 들면, 액정표시장치 등에 이용되는 편광 분리 소자 및 이것을 구비한 백라이트 유닛에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치에 있어서 표시 방법으로서, 액정층과 액정층을 협지하는 한 쌍의 유리 기판과 한 쌍의 유리 기판의 각각에 설치한 편광판을 갖는 액정 패널을 이용하여 전기적으로 액정의 배향 상태를 제어하고, 상기 액정 패널에 이면측으로부터 조명광을 조사하는 백라이트 유닛에 의해서 액정 패널을 투과한 투과광을 시인하는 방법이 있다.
이와 같은 액정 표시 장치에 이용되는 백라이트 유닛에 있어서, 조사에 의해서 보다 선명한 표시를 얻기 위하여, 액정 패널에 의해 많은 광량의 조명광을 조사할 수 있는 직하형 백라이트 유닛이 이용되고 있다.
이와 같은 백라이트 유닛에서는, 광선 이용 효율을 향상시키기 위해 편광 분 리 소자가 설치되어 있다. 편광 분리 소자로서, 복굴절 재료층을 다수 적층해서 한 쪽의 직선 편광을 투과시킴과 동시에 다른 쪽의 직선 편광을 반사시키는 편광 분리 소자나, 기판 상에 콜레스테릭(Cholesteric) 액정을 적층해서 한쪽 원편광을 투과시킴과 동시에 역회전의 원편광을 반사시키는 편광 분리 소자가 제안되고 있다. 그런데, 양자모두 구조가 복잡하고, 제조가 곤란하다. 따라서, 대면적화 했을 때에, 편광 분리 소자를 면내에서 균일화하기 어렵다고 하는 문제가 있다.
한편, 한 쪽면이 산부와 골짜기부를 교대 또한 상호로 평행하게 형성한 굴곡면이고, 다른 쪽 면이 평면에 있어서, P편광을 S편광보다도 많이 투과시키는 광학판 부재를 적어도 한 쌍 갖고, 한 쌍의 광학판 부재의 굴곡면이 공기층을 개재해서 산부의 능선이 서로 대략 평행하게 되도록 대향 배치된 편광 분리 소자가 제안되고 있다.(예를 들면, 비특허 문헌 1 참조). 이 편광 분리 소자는, 브루스터각(Brewster angle)을 이용한 광학판 부재를 이용하고 있으므로 구조가 간단하고, 한 쌍의 광학판 부재의 사이에 공기층을 개재시킴으로서 편광 분리 기능을 증대시키고 있다.
<비특허 문헌 1> 스즈끼 등 저, 「백라이트 유닛용 반사형 편광 시트」(Reflective Polarizer Sheet on the Backlighting Unit), SID 다이제스트(SID Digest), 1997년, p. 813-816
그러나, 상기 종래의 편광 분리 소자에는, 이하의 과제가 남아 있다. 즉, 동 일 피치를 갖는 광학판 부재를, 그 굴곡면이 서로 대향하도록 배치한 구성으로 되어 있다. 따라서, 약간의 제조 오차 등에 의해서 피치의 빗나감이 생김으로서, 무아레가 시인된다고 하는 문제가 있다.
본 발명은, 전술한 과제에 감안해서 이루어진 것으로, 투과광을 관찰했을 때, 무아레를 인식하지 않은 편광 분리 소자 및 백라이트 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이하의 구성을 채용하였다. 즉, 본 발명의 편광 분리 소자는, 한쪽 면에 산부와 골짜기부를 교대 또는 상호로 평행하게 형성한 굴곡면을 갖고, 다른 쪽 면에 평면을 갖는 것과 동시에, 제 1직선 편광을 편광 방향이 그 제 1 직선 편광과 직교하는 제 2 직선 편광보다도 많이 투과시키는 광학판 부재를 적어도 한 쌍 구비하고, 상기 한 쌍의 광학판 부재의 각각의 상기 굴곡면이, 상기 산부의 능선이 서로 대략 평행하게 되도록 공기층을 개재해서 대향 배치된 편광 분리 소자에 있어서, 상기 한 쌍의 광학판 부재 중 한 쪽의 상기 산부의 피치를 다른 쪽의 상기 산부의 피치와 다르게 하는 것에 의하여, 무아레를 식별 불가능하게 한 것을 특징으로 한다.
이 발명에서는, 대향 배치된 굴곡면의 피치가 서로 다르게 하여 무아레를 식별 불가능하게 함으로써, 편광 분리 소자를 투과한 조명광의 면내에 있어서 휘도 얼룩을 저감시킬 수 있다. 또한, 대향 배치된 굴곡면의 산부의 피치가 달라 있음으 로서, 각 굴곡면이 서로 밀접하는 것이 없으므로, 공기층을 확실하게 형성할 수 있다. 이 때문에, 편광 분리 소자에 의한 편광 분리 기능을 유지할 수 있다.
여기서, 굴곡면의 굴곡각을, 편광 분리 소자에 입사하는 광의 브루스터각을 θB(deg)라고 했을 때에, 180°-2θB이상 180°-2(θB＋15°)이하로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 편광 분리 소자의 두께 방향으로 입사한 광 중 한쪽의 제 1 직선 편광이 공기층을 대략 무반사로 투과하므로, 제 1 직선 편광을 제 2 직선 편광 보다도 많이 투과시켜 편광 분리 기능을 보다 높일 수 있다.
<실시 예>
이하, 본 발명에 관계된 편광 분리 소자 및 백라이트 유닛의 제 1 실시예를, 도면을 참조하면서 설명한다.
본 실시예에 있어서 직하형 백라이트 유닛은, 도 1에 나타낸 것과 같은 액정 표시 장치(1)의 조명 수단으로서 이용된다. 상기 액정 표시 장치(1)는, 백라이트 유닛(2)과, 액정 패널(3)을 구비한다.
백라이트 유닛(2)은, 광원(5)과, 확산판(6)과, 편광 분리 소자(7)와, 이들을 수납하는 광체(8)를 구비하고 있다.
광원(5)은, 예를 들면 냉음극 형광등으로 구성되어 있고, 무편광의 광을 출사한다. 또한, 광원(5)에는, 이러한 냉음극 형광등을 구동 제어하는 구동 회로(도시 생략)나, 인버터(도시 생략) 등이 설치되어 있다.
확산판(6)은, 광원(5)으로부터 출사한 광을 확산하고, 광원(5)으로부터 편광 분리 소자(7)를 향하는 조명광의 진행 방향을 균일하게 한다.
편광 분리 소자(7)는, 공기층(11)을 개재하여 대향 배치된 한 쌍의 제 1 및 제 2 광학판 부재(12, 13)에 의해서 구성되어 있다.
제 1 및 제 2 광학판 부재(12, 13)는, 예를 들면 굴절율이 1.493의 PMMA(Polymethyl methacrylate : 폴리 메틸 메타 크릴레이트)로 구성되어 있고, 한 쪽면이 산부 및 골짜기부가 교대로 일정한 간격으로 반복해서 형성된 굴곡면(12A, 13A)으로 되어 있고, 다른 쪽 면이 평면으로 되어 있다. 제 1 광학판 부재(12)는, 산부 및 골짜기부의 굴곡각(θP1)이 112.4°로 되어 있고, 산부의 정점 간격인 피치 (P1)가 예를 들면 50μm으로 되어 있다. 또한, 제 2 광학판 부재(13)는, 확산판(6)과 제 1 광학판 부재(12)와의 사이에 배치되어 있고, 굴곡각(θP2)이 112.4°, 피치(P2)가 제 1 광학판 부재(12)의 피치(P1)와 다른 75μm로 되어 있다. 따라서, 피치(P1)와 피치(P2)와의 비(P2/ P1)는 1.5로 되어 있다.
여기서, 제 1 및 제 2 광학판 부재(12, 13)의 굴곡각 (θP1, θP2)에 대해서 설명한다. 우선, 굴절율이 nA의 매질(A)로부터 굴절율이 nB의 매질(B)과의 계면을 향해서 진행하는 광의 브루스터각 (θB)은,
θB=tan-1 (nB / nA)
로 된다. 그리고, 매질(A)과 매질(B)의 경계로의 입사각을 브루스터각(θB)으로 함으로서, 한쪽의 직선 편광인 P편광이 무반사로 투과하고, 다른 쪽의 직선 편광인 S편광이 계면으로 반사한다. 본 실시예에서는, 매질(A)인 제 1 광학판 부재(12)의 굴절율 (nA)이 1. 493, 매질(B)인 공기층(11)의 굴절율 nB이 1이므로, 제 1 및 제 2 광학판 부재(12, 13)에 있어서 브루스터각(θB)이, 33.8°으로 된다.
또한, 일반적으로, 매질(A)과 매질(B)의 계면에 입사하는 P편광의 투과율과 S편광의 투과율과의 비인 편광 분리 기능은 브루스터각(θB)보다도 조금 큰 입사각에 있어서 최대로 되고, 본 실시예에서는 브루스터각(θB)보다도 15° 정도 큰 입사각에 있어서 편광 분리 기능이 최대로 된다. 이상으로부터, 공기층(11)으로의 입사각으로서 바람직한 범위는 33.8°~48.8°로 된다.
이것에 의해, 제 1 및 제 2 광학판 부재(12, 13)의 굴곡각(θP1, θP2)은, 편광 분리 소자(7)에 대해서 제 1 및 제 2 광학판 부재(12, 13)의 중첩 방향, 즉 도 1 및 도 2에 나타낸 화살표 X방향으로 진행하는 광의 입사각이 33.8°~48.8°으로 되도록, 82.4°~112.4°인 것이 바람직한 것이 된다.
또한, 광체(8)의 내벽에는, 확산판(6)이나 편광 분리 소자(7)로 반사해서 광체(8)의 내벽으로 향하는 광을 반사시키는 내면 반사층(18)이 설치되어 있다.
액정 패널(3)은, 액정층(21)과, 액정층(21)의 양면에 배치된 한 쌍의 유리 기판(22, 23)과, 유리 기판(22, 23)의 각각의 외면에 배치된 편광판(24, 25)을 구 비하고 있다.
한 쌍의 유리 기판(22, 23)의 서로가 대향하는 내면에는, 액정층(21)에 전압을 인가하는 ITO(Indium Tin Oxide : 산화 인듐) 등으로 형성된 투명전극(도시 생략)이 설치되어 있다.
광원(5)으로부터 출사해서 확산판(6)에서 확산된 조명광은, 편광 분리 소자(7)로 입사해서 한쪽의 직선 편광 성분인 P편광 성분과 다른 쪽의 직선 편광 성분인 S편광 성분으로 분리되고, P편광 성분이 S편광 성분보다도 많이 편광 분리 소자(7)를 투과한다. 그 후, 액정 패널(3)로 입사한다. 여기서, 편광 분리 소자(7)에 의한 편광의 분리 방법에 대해서 설명한다.
도 2에 나타낸 것과 같이, 화살표 X방향에서 제 2 광학판 부재(13)로 입사해서 굴곡면(13A)에 도달하는 P편광은, 본 실시예와 같이 굴곡각 θP2가 112.4°의 경우, 굴곡면(13A)에 입사각 33.8°(=90-112.4°/2)에서 입사하므로, 제 2 광학판 부재(13)에 입사한 광의 대부분이 투과해서 공기층(11)에 입사한다.
그리고, 공기층(11)에 입사한 P편광은, 제 1 광학판 부재(12)의 굴곡면(12A)에 도달하지만, 상술한 제 2 광학판 부재(13)와 마찬가지로, 입사한 광의 대부분이 제 1 광학판 부재(12)를 투과한다.
또한, 도 2에 나타낸 것과 같이, 화살표 X방향에서 제 2 광학판 부재(13)로 입사해서 굴곡면(13A)에 도달하는 S편광은, 굴곡면(13A)에 입삭각 33.8°에서 입사하므로, 굴곡면(13A)에서 일부가 반사되고, 나머지 부분이 제 2 광학판 부재(13)를 투과해서 공기층(11)에 입사한다. 그리고, 제 2 광학판 부재(13)를 투과한 일부의 S편광은, 제 2 광학판 부재(13)와 마찬가지로, 제 1 광학판 부재(12)에서 일부가 반사하고, 나머지 부분이 제 1 광학판 부재(12)를 투과한다. 그런데, 제 1 및 제 2 광학판 부재(12, 13)의 각각의 굴곡면(12A, 13A)에서 반사, 투과를 차례로 반복하는 것에 의해, 제 1 광학판 부재(12)를 투과하는 S편광은 적어진다.
이상과 같이, 편광 분리 소자(7)에서 P편광과 S편광을 분리한다.
즉, 제 2 광학판 부재(13)의 평면에 입사하는 광의 입사각이 도 2에 나타낸 화살표 X 방향과 교차하는 각도를 갖고 있어도, 굴절율이 작은 매질인 공기로부터 굴절률이 큰 매질인 제 2 광학판 부재(13)에 입사하기 때문에, 스넬 법칙에 의해, 도 2에 나타낸 화살표 X방향에 대한 각도가 작아진다. 예를 들면, 화살표 X방향에 대한 각도가 대략 90°인 광이 제 2 광학판 부재(13)로 입사했을 때, 제 2 광학판 부재(13) 중에 있어서 화살표 X방향에 대한 각도가 약 42°로 된다. 이 때문에, 제 2 광학판 부재(13) 내에서 집광할 수 있다. 따라서, 굴곡면(13A)에 있어서 광의 입사각을 브루스터각(θB)에 가까워지고, 편광 분리 기능을 향상시킬 수 있다.
또한, 제 1 광학판 부재(12)의 피치(P1)와 제 2 광학판 부재(13)의 피치(P2)와의 비(P2/ P1)와, 무아레 피치와의 관계는, 2차 무아레까지 고려한 경우에 있어서 도 3에 나타낸 것과 같이 되고, 3차 무아레까지 고려한 경우에 있어서 도 4에 나타낸 것과 같이 된다.
또한, 인간의 눈의 분해능을 1분(1/60°)으로서 액정표시장치(1)로부터 1000mm 떨어진 지점을 관찰 위치라고 한 경우,
tan(1/60) × 1000 = 0.290
으로부터, 290μm 정도가 식별 하한 값으로 된다. 따라서, 무아레 피치가 290μm보다도 작으면, 무아레가 식별 불가능 하게 된다. 본 실시예에서는, 피치(P1)과 피치(P2)와의 비(P2/ P1)는 1.5이고, 2차 무아레까지를 고려한 경우에 있어서 식별 하한 값인 290μm보다 작으므로, 액정표시장치(1)를 관찰했을 때에 무아레가 식별 불가능하게 된다. 즉, 3차 무아레까지 고려한 경우에 있어서 무아레 피치가 무아레를 식별 가능한 레벨로 되어 있지만, 무아레의 차수가 높아짐에 따라서 무아레의 농담(濃淡)이 작아진다. 따라서, 3차 무아레까지 고려한 경우에 있어서 무아레 피치가 무아레를 식별 가능한 레벨에 있어도, 무아레의 식별을 충분히 경감할 수 있다.
이와 같이 구성된 편광 분리 소자(7) 및 이것을 구비하는 백라이트 유닛(2)에 의하면, 제 1 및 제 2 광학판 부재(12, 13)의 피치(P1, P2)의 비(P2/ P1)를 1.5라고 했으므로, 2차 무아레까지를 고려한 경우에 있어서 무아레를 식별 불가능으로 할 수 있다. 따라서, 편광 분리 소자(7)를 투과한 조명광의 편광 얼룩을 저감할 수 있다.
또한, 굴곡면(12A, 13A)이 서로 밀접하는 것이 없으므로, 굴곡면(12A)과 굴곡면(13A)과의 사이에 공기층(11)을 확실하게 형성하여, P편광과 S편광과의 편광 분리 기능을 유지할 수 있다.
다음으로, 제 2 실시예에 대하여 도 5을 참조하면서 설명한다. 즉, 여기서 설명하는 실시예는, 그 기본적 구성이 상술한 제 1 실시예와 동일하고, 상술한 제 1 실시예에 다른 요소를 부가한 것이다. 따라서, 도 5에 있어서는, 도 2와 동일 구성 요소에 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.
제 2 실시예와 제 1 실시예와의 다른 점은, 편광 분리 소자(31)가 제 1 및 제 2 광학판 부재(32, 33)의 각각의 굴곡면(32A, 33A) 상에 형성된 편광도 증폭막(34, 35)을 갖는 점이다.
제 1 광학판 부재(32)는, 굴곡면(32A)의 굴곡각(θP1)이 112.4°, 피치(P3)가 50μm으로 되어 있다. 또한, 제 2 광학판 부재(33)는, 굴곡면(33A)의 굴곡각(θP2)이 112.4°, 피치(P4)가 82.5μm으로 되어 있다. 따라서, 피치(P3)과 피치(P4)와의 비(P4/ P3)는 1.65로 되어 있다.
편광도 증폭막(34, 35)은, 예를 들면, 굴절율이 2.28인 TiO2(산화티탄)에 의해서 구성되고, 제 1 및 제 2 광학판 부재(32, 33)의 굴곡면(32A, 33A)에 각각 증착법에 의해서 형성되어 있다. 이 편광도 증폭막(34, 35)의 두께는, 각각 가시광 영역인 파장 380nm~780nm 중으로부터 대표적인 파장 550nm의 광에 있어서 1/4파장으로 되도록, 예를 들면, 63nm으로 되어 있다. 따라서, 편광도 증폭막(34, 35)은, 광의 간섭 현상에 의해 모든 증반사막으로 되어 있다.
따라서, 제 2 광학판 부재(33)에 입사하는 P편광의 대부분은, 제 2 광학판 부재(33), 편광도 증폭막(35), 편광도 증폭막(34), 제 1 광학판 부재(32)를 투과한 다.
한편, S편광은, 편광도 증폭막(35)의 입사측의 면에서 일부가 반사되어 나머지 부분이 투과하지만, 편광도 증폭막(35)을 설치하여 반사율을 높이고 있으므로, 굴곡면(33A)에 있어서 대부분의 S편광이 반사된다.
또한, 본 실시예에서는, 피치(P3)와 피치(P4)와의 비(P4/ P3)는 1.65이고, 3차 무아레까지를 고려한 경우에 있어서도 식별 하한 값인 290μm보다 작으므로, 액정표시장치를 관찰했을 때에 무아레가 식별 불능으로 된다.
이와 같이 구성된 편광 분리 소자(31) 및 이것을 구비하는 백라이트 유닛은, 상술한 제 1 실시예와 동일한 작용, 효과를 나타내지만, 편광도 증폭막(34, 35)에 의해 반사율을 높이고, 그 결과 S편광의 투과율을 보다 작게 한 것이고, 편광 분리 기능을 높게 해서 광원(5)의 광선 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 광학판 부재(32, 33)의 피치 (P3, P4)의 비(P4/ P3)를 1.65라고 했으므로, 3차 무아레까지를 고려한 경우에 있어서 무아레를 식별 불가능하게 할 수 있다. 따라서, 편광 분리 소자(31)를 투과한 조명광의 휘도 얼룩을 보다 저감할 수 있다.
여기서, 편광도 증폭막(34, 35)의 막 두께를 41.7(=380/(4×2.28))nm 이상 85.5(=780/(4×2.28))nm 이하인 63nm으로 하고 있으므로, 가시광 영역의 파장 S편광에 대한 반사 효과를 가지게 할 수 있다.
<실시예 1>
다음으로, 본 발명에 관계된 편광 분리 소자를, 실시예에 의해 보다 구체적으로 설명한다.
이하의 표 1에 나타낸 것과 같은 재료, 굴곡각, 피치의 제 1 및 제 2 광학판 부재를 갖는 편광 분리 소자를 형성하고, 각각 제 1~제 5 실시예 및 제 1 및 제 2 비교예로 하였다. 즉, 제 3~제 5 실시예에서는, 제 1 및 제 2 광학판 부재의 각각의 굴곡면에 편광도 증폭막을 형성하고 있다.
여기서, PMMA의 굴절율은 1.493, COP(시클로올레핀 폴리머)의 굴절율은 1.53, TiO2의 굴절율은 2.28, Pb2O5(산화납)의 굴절율은 2.20이다. 따라서, 제 1 및 제 2 광학판 부재로서 COP를 이용한 경우, 브루스터각(θB)은 133.6°이다.
<표 1>
판모양 부재 편광도 증폭막 굴곡각(deg) 피치(제1/제2,μm)
실시예 1 PMMA - 112.4 50/67.5
실시예 2 COP - 113.6 50/75
실시예 3 PMMA TiO2 112.4 50/82.5
실시예 4 PMMA Pb2O5 112.4 50/125
실시예 5 COP TiO2 113.6 50/200
비교예 1 PMMA - 112.4 50/55
비교예 2 COP - 113.6 50/95
이와 같이하여 형성한 편광 분리 소자에 있어서 P편광, S편광의 투과율 및 반사율을 측정하고, 편광도(P. d)를 산출했다. 또한, 이들 편광 분리 소자를 백라이트 유닛에 편입한 상태에서 광 이용효율(T. L. T)를 측정했다. 또한, 액정표시장 치로부터 1000mm 떨어진 관찰 위치에 있어서 무아레의 식별 여부를 판단하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
즉, 편광도는, P편광의 투과율을 TP, S편광의 투과율을 TS라고 했을 때에,
Figure 112006009034398-pat00001
((TP-TS)/(TP＋ TS)) 로 나타난다.
또한, 광선 이용 효율은, TP×50% 보다도 크면, 편광 분리 소자로서의 효과가 인정될 수 있게 된다. 이것은, 자연광에는 P편광 성분과 S편광 성분이 50%씩 포함되어 있으므로, 편광 요소가 없는 상태에 있어서, P편광에 대한 광선 이용 효율은 이론적으로 TP의 50%가 상한으로 되기 때문이다.
<표 2>
P.D T.L.T(%) 피치 비율 (제2/제1) 무아레 피치 (μm, 2차까지 고려) 식별 (관찰 거리1m)
실시예 1 38.3 53.5 1.35 192.9 불가
실시예 2 41.7 54.3 1.50 150.0 불가
실시예 3 69.6 61.5 1.65 235.7 불가
실시예 4 68.1 61.5 2.50 250.0 불가
실시예 5 69.6 61.7 4.00 200.0 불가
비교예 1 38.3 53.8 1.10 550.0 가
비교예 2 41.7 54.3 1.90 950.0 가
표 2로부터, 어느 것이나 모두 제 1 광학판 부재의 피치와 제 2 광학판 부재의 피치와의 비(제 2 광학판 부재의 피치/제 1 광학판 부재의 피치)가 1.35, 1.5, 1.65, 2.5 또는 3 이상의 어느 하나이기 때문에, 무아레 피치가 관찰 거리를 1000mm로 했을 때의 식별 하한 값인 290μm 보다도 작은 값으로 되었다. 따라서, 무아레를 식별 불가능 하게 할 수 있었던 것을 확인했다.
또한, 실시예 3~5에 있어서, 편광도 증폭막을 형성함으로서 반사율을 높게 해서 S편광의 투과율을 저감하고, 편광도가 증대하고 있는 것을 확인했다.
즉, 실시예의 어느 것에 있어서도, T. L. T가 50%보다도 큰 값으로 되고, 광선 이용 효율이 편광 분리 소자를 설치하지 않은 경우와 비교해서 증대하는 것을 확인했다.
즉, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 변경을 부가하는 것이 가능하다.
예를 들면, 제 1 및 제 2 광학판 부재의 굴곡면 상에, 각각 반사 증폭막으로서 각 광학판 부재보다도 높은 굴절율을 갖는 고굴절율막과, 고굴절율막 보다도 낮은 굴절율을 갖는 저굴절율막을 교대로 복수 적층해도 좋다. 여기서, 고굴절율막(굴절율:n1)의 막두께와 저굴절율막(굴절율:n2)의 막두께는, 각각 (380/(4×n1))nm 이상 ((780/(4×n1))nm 이하, (380/(4×n2))nm 이상 (780/(4×n2))nm 이하인 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 반사 증폭막이 다중 반사막으로서 기능하고, 가시광 영역의 파장의 S편광에 대한 보다 높은 반사 효과를 갖게 할 수 있고, 편광도를 향상시킨 제 2 실시예보다도 증대시킬 수 있다.
여기서, 고굴절율막으로서, 상술한 제 2 실시예에 있어서 편광 증폭막에 이용한 TiO2 이외에, Nb2O5나 ITO(산화 인듐)등, 가시광 영역에 있어서 투과성을 갖고, 또한 각 광학판 부재에 이용되는 수지 재료보다도 고굴절율인 재료를 이용할 수 있다. 또한, 저굴절율막으로서, SiO2(산화규소), MgF2(불화 마그네슘) 등, 가시광 영역에 있어서 투광성을 갖고, 또한 고굴절율막에 이용되는 고굴절율 재료보다도 저굴절율인 재료를 이용할 수 있다.
또한, 편광 분리 소자와 광원과의 사이에 확산 시트가 배치되어 있지만, 확산 시트를 배치하지 않은 구성으로 해도 좋다. 또한, 편광 분리 소자와 액정 패널과의 사이에 확산 시트나 프리즘 시트를 배치한 구성으로 해도 좋다.
또한, 편광 분리 소자는 제 2 광학판 부재를 제 1 광학판 부재보다도 광원측으로 배치한 구성으로 되어 있지만, 제 1 광학판 부재를 광원측으로 배치해도 좋다.
또한, 상기 실시예에서는 편광 분리 소자가 한 쌍의 제 1 및 제 2 광학판 부재만을 갖는 구성으로 되어 있지만, 2 쌍 이상의 제 1 및 제 2 광학판 부재가 공기층을 개재해서 적층된 구성으로 해도 좋다.
또한, 제 1 및 제 2 광학판 부재로서 PMMA를 이용하고 있지만, 광학 이방성을 가지지 않고, 또한 가시광 영역에서 높은 투과율을 갖는 수지 재료라면, 실시예와 마찬가지로 COP를 이용해도 좋고, 아크릴이나 PS(폴리스틸렌) 등 다른 수지 재료를 이용해도 좋다. 또한, PC(폴리카보네이트) 등과 같이 복굴절성을 갖는 수지 재료라도, 캐스팅법 등, 광학 이방성의 발현을 억제할 수 있는 수법으로 작성함으로써 제 1 및 제 2 광학판 부재로서 적용할 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 광학판 부재의 두께는, 설계에 따라 적의 변경해도 좋 다.
또한, 제 1 및 제 2 광학판 부재의 각각의 굴곡면에 있어서 굴곡각은, 브루스터각을 θB(deg)에 대해서, 180°-2θB이상 180°-2(θB＋15°)이하라면 적의 변경해도 좋다. 또한, 제 1 광학판 부재에 있어서 굴곡면과 제 2 광학판 부재에 있어서 굴곡각이 다른 값이라도 좋다.
제 1 및 제 2 광학판 부재의 피치는, 제 1 광학판 부재의 피치와 제 2 광학판 부재의 피치와의 비(제 2 광학판 부재의 피치/제 1 광학판 부재의 피치)가 1.35, 1.5, 1.65, 2.5 또는 3이상의 어느 하나를 만족하는 값이라면 적의 변경해도 좋다. 여기서, 제조 오차 등에 의해 각 광학 부재의 피치에 ±3% 정도의 차이가 발생한 경우도 포함된다. 이와같이, 피치의 비를 1.5 또는 3이하로 함으로서, 2차까지를 고려했을 때에 무아레 피치를 무아레의 식별 하한 값보다 작은 값으로 할 수 있다. 또한, 피치의 비를 1.35, 1.65, 2.5 또는 4.0 이상으로 함으로서, 3차 무아레 까지를 고려했을 때에 무아레 피치를 무아레의 식별 하한 값보다 작은 값으로 할 수 있다.
또한, 무아레 피치가 무아레의 식별 하한 값보다 작은 값으로 되는 구성이라면, 다른 값으로 해도 좋다.
또한, 각 공기층의 두께도 설계에 따라 적의 변경해도 좋다.
또한, 제 2 실시예에 있어서, 편광도 증폭막의 막두께는, 고굴절율막의 굴절율을 n으로 했을 때에, (380/(4×n))nm 이상 ((780/(4×n))nm 이하라면 적의 변경 해도 좋다. 그리고, 편광도 증폭막으로서 TiO2를 이용하고 있지만, 실시예나 상술한 고굴절율막과 마찬가지로, Nb2O5나 TiO2 등, 가시광 영역에 있어서 투광성을 갖고, 또한 각 광학판 부재에 이용되는 수지 재료보다도 고굴절율인 재료라면 다른 부재를 이용해도 좋다.
또한, 편광도 증폭막은 증착법에 한정되지 않고, 스팩터법 다른 박막 형성 방법에 의해서 형성해도 좋다. 또한, 수지 중에 광학판 부재에 이용되는 수지 필름보다도 고굴절율의 나노 입자를 분산시키는 것을 광학판 부재의 표면에 적층하는 구성으로 해도 좋다.
또한, 제 1 및 제 2 광학판 부재의 쌍방에 편광도 증폭막을 설치하고 있지만, 어느 한쪽에만 설치하는 구성으로 해도 좋다.
본 발명의 편광 분리 소자 및 백라이트 유닛에 의하면, 대향 배치된 굴곡면의 피치가 서로 다르도록 구성하고 있으므로, 무아레를 식별 불가능하게 할 수 있다. 또한, 공기층을 확실하게 형성하여서, 제 1 직선 편광과 제 2 직선 평광과의 편광 분리 기능을 유지할 수 있다.

Claims (8)

  1. 한쪽 면에 산부와 골짜기부를 교대 또는 상호로 평행하게 형성한 굴곡면을 갖고, 다른 쪽 면에 평면을 갖는 것과 동시에, 제 1직선 편광을 편광 방향이 그 제 1 직선 편광과 직교하는 제 2 직선 편광보다도 많이 투과시키는 광학판 부재를 적어도 한 쌍 구비하고,
    상기 한 쌍의 광학판 부재의 각각의 상기 굴곡면이, 상기 산부의 능선이 서로 평행하게 되도록 공기층을 개재해서 대향 배치된 편광 분리 소자에 있어서,
    상기 한 쌍의 광학 부재 중 한 쪽의 상기 산부의 피치를 다른 쪽의 상기 산부의 피치와 다르게 하고,
    상기 광학판 부재의 적어도 한쪽 면에, 상기 제 2 직선 편광의 투과율을 작게 하는 편광도 증폭막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 편광 분리 소자.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광도 증폭막의 막 두께가, 그 편광도 증폭막의 굴절율을 n이라고 했을 때에, (380/(4×n))nm 이상 ((780/(4×n))nm 이하인 것을 특징으로 하는 편광 분리 소자.
  4. 　 제 1 항에 있어서,　
    상기 편광도 증폭막이, 상기 광학판 부재보다도 굴절율이 높은 고굴절율막과 그 고굴절율막보다도 굴절율이 낮은 저굴절율막을 교대로 적층해서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 편광 분리 소자.
  5. 제 4 항에 있어서,　　
    상기 고굴절율막의 막 두께가, 그 고굴절율막의 굴절율을 n1이라고 했을 때에, (380/(4×n1))nm 이상 ((780/(4×n1))nm 이하인 것을 특징으로 하는 편광 분리 소자.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 저굴절율막의 막 두께가, 그 저굴절율막의 굴절율을 n2이라고 했을 때에, (380/(4×n2))nm 이상 ((780/(4×n2))nm 이하인 것을 특징으로 하는 편광 분리 소자.
  7. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 편광 분리 소자와, 그 편광 분리 소자에 조명광을 조명하는 광원을 구비하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 한쌍의 광확산 부재 중 제1광확산부재의 피치와 제2광확산부재와의 피치의 비(제2광확산부재의 피치/제1광확산부재의 피치)는 1.35, 1.5, 1.65, 2.5 또는 3이상의 어느 하나의 값이 되도록 하여 무아레 식별 불가능하게 한 것을 특징으로 하는 편광분리소자.
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